新課程背景下物理課堂教學的若干特征

摘要：“提高學生的科學素養”是高中物理課程的重要任務。在新課程的背景下，重梳和發展課堂教學的要素是一項具有現實意義的重要課題。為此本文提出，基于提高學生科學素養的物理課堂教學應具備的特征是：發揮自主性、貫穿探究性、增強實踐性、體現整合性、融合人文性。

關鍵詞：科學素養；自主性；探究性；實踐性；整合性；人文性

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148(2007)12(S)-0027-5

高中物理課程標準在課程性質中明確指出：“高中物理是普通高中科學領域的一門基礎課程，與九年義務教育物理或科學課程相銜接，旨在進一步提高學生的科學素養。”

“提高學生的科學素養”是高中物理教學的“宗旨”。而課堂教學無疑是實施素質教育、提高學生科學素養的主渠道。然而，客觀地審視當前的物理課堂教學，還相當普遍地存在一些問題：由于過重的功利導向，使學生的全面素質不高；過窄的學科本位，使學生的知識基礎不寬；過強的共性制約，使學生的個性發展不足；過弱的人文陶冶，使學生的人文素養不夠……這些都極大地削弱了物理教學的教育功能。在全面實施新課程的今天，我們必須要改革傳統的課堂教學模式和方法，努力探索并實踐能夠體現素質教育要求，有利于提高學生科學素養的物理課堂教學。

筆者認為，這種基于提高學生科學素養的物理課堂教學，應該具備以下幾個方面的特征。

1 發揮自主性，把原本屬于學生的東西還給學生。

學生原本有著許多天然的需求：如，探索未知的需求，體驗成功的需求，合作交往的需求等等。但長期以來的傳統教育，由于眾多原因卻把這些原本屬于學生的東西給剝奪得所剩無幾了。因此，課程改革的首要任務是要把這些東西還給學生，充分發揮他們的學習自主性。

承認學生是教學活動的主體，恐怕誰也不會有異議。然而課堂教學中教師高踞講臺一講到底的現象卻比比皆是。究其原因，一方面是因為教學的內容相對學生而言，教師具有知識（先知）和心理（師道）兩大優勢；另一方面是源于一種潛意識，教師理所當然地以為：教學效果=教師講課的容量×學生的吸收率。如果學生的基礎越差，教師就越應多講，才能保證有一定的教學效果。顯然，前者是傳統“聞道在先”、“師道尊嚴”的表現；后者則是典型的行為主義學習理論的反映——學習是學習者對外部刺激的反應，與內部的心理過程無關。

現代建構主義的學習理論表明：“學習是建構內在心理表征的過程，學習者并不是把知識簡單地從外部搬到記憶中，而是以已有的經驗為基礎，通過與外界的相互作用來構建新的理解。”可見，教學過程是一個學生自我認知的過程，它不是單靠老師的教，而主要是靠學生的主動建構完成的。

為了發揮學生的自主性，就課堂教學的理念而言，教師做到以下三條是必要的。

（1）心理上要角色換位。教師要自覺地進行“角色轉換”，多用學生的心態和眼光去審視教學的內容，與學生一起成為知識的探索者，而不能老是以“先行者”、“過來人”自居。要想學生之所想，疑學生之所疑，難學生之所難。

（2）思維上要稚化自我。教師在備課或上課時，要把自己的思維降格甚至退到學生的思維水平上。面對一個新的問題，要有意識地造成一種陌生感和新鮮感，要多以學生的思維角度、思維習慣和思維方法去體驗：學生是怎么想這個問題的？他們可能會有哪些困難？……

（3）時空上要留有余地。教師在教學過程中，要有意識地留有一些空白，讓學生自己去獨立思考，盡情想象，或者有意設置幾個“窟窿”，讓學生自己去鉆研、去填補。這樣做的效果，可能會比教師包辦代替、一講到底要好得多。

就課堂教學運作的策略而言，大致流程可以是：

（師或生）提出問題（教師）創設 情景（學生）獨立探究（學生）小組交流（學生）班級匯報（教師）總結升華……。

2 貫穿探究性，使教學過程成為師生共同參與的再發現過程。

新的課程標準把“科學探究及物理實驗能力要求”與“共同必修模塊”及“選修模塊”并列作為內容標準的三大部分。這足以說明，在高中物理課程中，科學探究和物理實驗占有非常重要的地位。

對學習心理學的研究表明，盡管學生與科學家的認知路線在研究的起點、水平以及運作方向上存在較大差異，但兩者在認識論的本質意義以及思想方法方面卻大致相通。這就為物理教學實施探究式學習提供了堅實的理論依據。

不難發現，新教材的編寫在整體上是以探究的思路展開的，科學探究貫穿著整個課程的始終。科學探究不僅是一種教學方法，同時也是學習的內容，更是一種科學的精神。它們的實現具體可以通過三種途徑加以體現：一是充分展現物理學家探究的歷史過程與方法。例如，《物理必修1》中清晰的指出了伽利略對自由落體運動研究的線索：綿延兩千年的錯誤邏輯的力量猜想與假設可檢驗的結論實驗驗證……又如，《物理選修1-1》教材在第2章第2節“電流磁效應的發現”中，將奧斯特如何思考、怎樣發現問題的歷史足跡呈現給學生，在歷史與邏輯的結合下，幫助學生達到對知識的深刻理解和對科學方法的深入領會。二是引導學生經歷“實驗探究”、“分析論證”、“科技活動”、“課題研究”等科學探究過程。如，《物理必修2》共安排了8個如“外力做功與物體動能變化的關系”這樣的探究活動，16個“實驗探究”和12個“分析論證”活動。三是讓學生自主設計、獨立進行探究。新教材中有的實驗只給出了考慮問題的一些線索，具體的做法需要學生自己設計；有的給出了可供參考的幾種方案，以顯示探究的開放性和靈活性。

在實施探究教學的過程中，我們要注意把握以下幾點：

（1）探究過程不必追求要素的齊全。課程標準給出了科學探究的七個要素，但這些“要素”不是“環節”。環節缺一不可，鎖鏈缺了其中一環就會斷裂，而要素只要具備一部分就能體現科學探究的精神。如在“感應電流的方向——楞次定律”的探究中，最出彩的片斷是探究結論的形成和表述。如何讓學生通過自主概括形成結論，關鍵是怎樣適時地、巧妙地引入“感應電流的磁場”這一中介，進而把它與“磁通量的變化”和“感應電流”聯系在一起。在某節課的教學中，教師應該在哪個要素上下功夫，或者說探究課題的主要能力目標是哪個要素，應根據課題本身的特征和學生的認知水平進行合理的規劃。這樣雖然一節課只突出了某一兩個要素，但因不同的課題分別突出了不同的要素，長此下去，學生所得到的將是對探究深入和全面的領悟。

（2）探究活動沒有固定的模式。如前所述，教科書介紹了伽利略對自由落體的研究全過程，但這絕不是科學探究的固定模式，科學探究沒有一定的模式，七個要素也不一定要一應俱全，特別是沒有實驗的教學內容也可體現探究的精神。如在《物理必修1》第二章中，在引入強相互作用前有一段“說一說”：質子帶正電，但質子卻能聚集起來構成原子核，根據你的猜測，原因可能是什么？學到這里，學生如果能回想起初中所學：原子核里面有質子，質子帶正電；同性相斥，異性相吸……進而提出猜想：也許質子之間還存在一種更強大的力使它們結合在一起？這個力是否是通常所說的萬有引力？……應該說這樣的過程已經包含了提出問題、猜想和假設以及簡單的分析……這種沒有實驗活動的“分析與論證”同樣也體現了科學探究的精神。

（3）探究學習并非適合所有的教學內容。探究不是唯一的學習方式，探究學習是否科學、有效很大程度上取決于學習內容的合適與否。一般來說，探究主題的選擇可從三個方面去考察：一是所學內容是否具有方法和方法論的意義；二是學生對探究的內容是否具備一定的認知基礎；三是學生經歷探究后能否獲得一些接受式學習所無法獲取的體驗。在實施新課程的過程中，我們要大力倡導探究學習，拒絕作秀、做假的“偽探究”和“虛探究”。

3 增強實踐性，讓學生在親歷物理的實踐中學習物理。

我國幾十年來的物理教學有一個優良的傳統——強調理論聯系實際。但是學生解決實際問題的能力甚低，這也是不爭的事實。原因固然是多方面的，但最根本的恐怕有兩條：一是傳統教材所提供的實驗大多是驗證性實驗，且每個實驗的原理及操作步驟課本上都講得清清楚楚，學生只要遵從實驗步驟完成實驗操作即可。這樣的實驗教學充其量只能增加學生的感性認識，鍛煉學生的動手操作能力，而無法培養學生解決實際問題的能力，對學生創造性思維的訓練更是無從談起。二是無論教科書、習題集還是試卷所呈現給學生的習題，大都是經過了去偽存真、削枝強干后的產物。這些問題設問明確，條件貼切，答案唯一，學生只需按部就班即可大功告成。這樣的習題教學，怎么能培養學生的實踐意識和解決實際問題的能力呢？充其量只能把人訓練成為熟練的解題機器。

如何在物理教學中增強實踐性，以利于提高學生解決實際問題的能力呢？筆者以為至少有如下三種通道。

（1）提供原始材料。一方面教學中應盡可能多地結合生活、生產中的事例去分析物理問題，盡量避免用抽象的分析來闡述問題。這樣既便于學生學習、理解，同時也有利于培養理論聯系實際的意識和能力。注意選取與所學內容密切相關的、典型的和學生感興趣的素材，用通俗易懂、生動活潑的語言展開物理概念、規律以及其中的科學思想和方法，展示應用物理知識的情境，讓學生對所學知識有親切感和應用欲。另一方面，呈現給學生的習題應盡可能多地安排一些原始物理問題：物理背景與真實生活較為貼近；問題的條件可能多余，需要篩選剔除，也可能不足，需要合理設定；問題并不明確指定要求的是什么量，也不一定要精確解；分析中可能還需要用到物理學科之外的其它知識。

解決原始物理問題，一般須經歷如圖1所示過程：

其中，如何把一個復雜的實際問題抽象成為一個標準的物理模型，這是最富創意因而也是最具價值的環節。遺憾的是，過去這一環節往往被我們老師輕易地代勞了，學生吃到的盡是被人嚼過的饃，哪里還有什么營養呢？

（2）改進實驗教學。物理學是一門以實驗為基礎的自然科學。物理實驗除了能為學生提供動手實踐的機會外，它本身還蘊含著許多豐富的思想方法因素，同時在引導學生樹立良好的科學態度、養成嚴謹的科學習慣以及團隊精神方面具有不可替代的作用。

改進實驗教學，具體可從三個方面入手。一是突出實驗設計思想。對每一個實驗的設計方案都應讓學生想一想：“課本是怎么設計的？”、“為什么可以這樣做？”、“換種方法行不行？”，……以此來滲透思想方法教育，啟迪學生思路；二是拓展實驗操作方案。教學中要對課本提供的實驗操作方案進行適當的拓展和補充，讓學生能多層次、全方位的去認識物質世界的真實面貌；三是加強實驗分析過程。實驗教學中，要以實驗為載體展開過程，以問題為線索分析原理。即實驗觀察為思維活動提供豐富的素材，而理性思維又為實驗把握正確的方向，做到實驗與思維有機融合，同步并進。

（3）組織開放研究。為了拓展學生的視野，增強學生的實踐意識，新教材開辟了“說一說”、“做一做”、“科學漫步”、“STS”、“課題研究”等欄目。盡管沒有統一的要求，教師也不一定要講解，但這些都無疑為學有余力的學生開辟了一塊更為廣闊的實踐園地。

其中，每個模塊后面都設置有“課題研究”，其目的是為了拓展學生實踐學習的空間。與常規的學生實驗相比較，由于課題研究的結果對學生一般來說都是未知的、陌生的，甚至在課本及教輔中都無相應的定論，因而它的探索空間更大，學生的自主性更強，實踐機會更多，因而也更有利于培養創新精神和實踐能力。

可以想象，學生每學期若能認真地進行1-2個課題研究，其潛在的效果絕不亞于做幾十個題目乃至幾百道題，從中得到的熏陶甚至可能會終身受益。

4 體現整合性，使信息技術與物理課程相得益彰。

整合教學內容，豐富教學環境，實現信息技術與學科課程的有機整合，這是課程標準所大力提倡的。新教材對此給予了充分體現，如《物理必修1》第一章中“借助傳感器用計算機測速度”，《物理選修2-1》第四章中利用“電壓傳感器”和“計算機”顯示交流電壓圖象，第六章中“半波整流電壓波形”的演示等。

現代信息技術是一種很好的技術手段和一個良好的信息載體，它能創設一種生動的以圖、文、聲、像再現或模擬物理現象的教學情境，利用它可以實現一種理想的學習環境和全新的、能充分體現學生主體作用的學習方式。

但是，任何技術都是中性的，決定教學效果的不是技術本身，而是使用技術的理念和方法。如果離開了正確的教育思想和方法，任何技術的應用不僅不能產生積極的效應，甚至還會帶來更為負面的后果。如計算機多媒體以其強大的視聽和交互優勢，賦予了其輔助教學得天獨厚的條件和強大的生命力，但這并不意味著它可以包攬一切，可以在教學中替代其它媒體、教師或者實驗的作用。

（1）計算機不能取代常規媒體的作用。即便是最簡單、最不起眼的粉筆，它在當前的課堂教學中仍有特殊的作用：通過粉筆板書，可有效地加深學生對重點知識的理解，使教師口語表述的效果得到強化。如果通過多媒體在屏幕上顯示同樣的文字內容，盡管可以搞得聲光并茂，但稍縱即逝，學生的印象遠不如用粉筆板書來得深刻。

（2）計算機不能取代教師的主導作用。盡管現在的計算機已經可以實現“人一機”交互式的學習，但“人機對話”有別于“人際對話”。因為教學是一種極為復雜、細膩的過程，其中不僅有知識、信息的傳遞，還有思想和情感的交流；更何況像教學風格、教學機智等這些人類所特有的，屬于非邏輯性、非編碼化的東西，計算機是不可能具有的。

（3）計算機不能取代傳統實驗的作用。盡管利用多媒體技術可將一些原本較復雜或隱晦的物理現象及過程，轉化為有序的、可控的演示過程，從而清晰地呈現在學生面前，但這并不意味著計算機可以取代實驗的作用。計算機的仿真技術固然可以達到“以假亂真”的程度，但我們決不可步入“以假代真”的誤區。過去在“黑板上做實驗”固然不對，但現在若改在“白板（屏幕）上做實驗”同樣不對。許多能做的實驗，還得真刀真槍地去做。更何況實驗的功能不光是讓學生準確地感知物理事實，深刻地理解物理知識，它的價值還體現在培養學生實事求是的科學態度和理性思維的科學精神上。學生通過實驗過程，可以直接獲得成功與失敗的體驗，以及由此帶來的審美情趣……

總之，推行現代教育技術，并非是對傳統媒體的簡單否定或盲目取代，而是對教育技術的不斷完善和發展。我們所追求的就是多種教學媒體的協同互補、優化組合，這樣才能真正達到為課程服務的目的。

5 融合人文性，為塑造健康和諧的人格奠基。

長期以來，人們普遍認為傳授基礎知識、訓練基本技能是物理教學的硬指標、硬任務，因為它們是可操作、要測試的。而屬于情感領域的態度、價值觀等因為較難測試而成了可有可無的軟任務得不到落實。事實上，多數學生將來從事的職業不會與高中物理相關，其它學科也是如此。所以，高中階段教育的共同任務之一是培養學生的情感、態度與價值觀。就物理學科而言，雖然情感領域的目標是隱性的，但教師的教學意識必須是鮮明而又執著的，即物理學不僅僅是一門科學，更是一種文化，除了科學知識的傳播之外，完整的物理教育還應包括對人的精神的浸潤與陶冶。科學與人文應該成為貫穿物理教學始終的兩條不可或缺的紅線。

在反映物理學的文化屬性方面，新教材的編者可謂是用心良苦。教材的行文在學生可接受的前提下，應盡可能體現出科學的文化內涵。例如，在“走進課堂前”，編者通過學生與老師的對話，將歐洲文藝復興時期的文藝及科學巨匠“達·芬奇”及其傳世作品“蒙娜麗莎”引入物理課堂。又比如“物理學與人類文明”整篇都將著眼點放在物理學與人類文明的關系上，另外還專門有“物理學與思維觀念”的闡述等等。這些都是為了讓學生在較高層面上理解科學與文化的關系。

如何在物理教學中做到科學與人文相濟？最根本的途徑是要拓展學科視域，充分開發物理學科內在所蘊含著的人文資源，并結合學生的特點，在教學過程中進行有機的融合滲透，潛移默化地提高他們的人文素養。

首先，物理學是“求真”的。物理學發展的無數事例，都在反復印證著這樣一個真理：客觀世界是有規律的，這種規律是可以被人們認識的，人類對客觀規律的認識永遠是相對單一而又沒有止境的……

其次，物理學是“從善”的。翻開物理學的發展史，可以看到眾多物理學家不僅為建構宏偉的物理大廈作出了卓越的貢獻，而且從他們身上折射出來的博大的人文關愛和人格魅力，更是光彩耀人，永彪千秋。諸如開普勒的堅韌不拔、牛頓的虛懷若谷、居里夫人的幸福家庭、愛因斯坦的道德操守、楊振寧的古典美文……這些都是極為生動的人文素材。

第三，物理學是“至美”的。在物理世界中，到處都跳動著簡潔、和諧以及多樣統一等令人心曠神怡的美妙音符，可以說是目不暇接、美不勝收。在引領學生欣賞科學“真”的同時，有機融合科學“美”的內涵，這應成為物理教師的基本素養之一。

除了要充分利用教材所提供的素材對學生進行文化浸潤外，教師還要潛移默化地以自身的學術和人格雙重魅力使學生受到鼓舞與感染，包括對科學的廣泛興趣與熱愛，嚴謹的治學態度，平等待人以及與學生合作研究的作風，積極探索教育改革的新路子等。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（實驗）.北京：人民教育出版社，2003

［2］彭前程.普通高中課程標準物理教材整體設計.西安：中學物理教學參考，2006.11

［3］吳加澍.關于CAI的若干思考.上海：上海科學技術出版社，2000

(欄目編輯 鄧 磊)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。